強富水上軟下硬地層的深大豎井圍護結構施工方法
【專利摘要】本發明涉及鐵路、公路和地鐵等豎井工程圍護結構施工領域，具體是一種適用于強富水上軟下硬地層的深大豎井圍護結構施工方法。解決了單一鉆孔機械無法一次連續成孔施工實現鉆孔樁咬合的問題，1、先施工預成孔導向墻，2、采用全套管鉆機先預成孔上部的軟土地層；3、采用配套的旋挖鉆機預成孔下部巖石地層；4、預成孔完成后，回填采用適用全套管鉆機能夠一次成孔的細顆粒土層，回填工程中，邊回填邊提升套管，直至回填完成；5、回填完成后，重新施作終孔導向墻。本發明解決強富水上軟下硬的深大豎井圍護結構無法實現咬合的施工難題，針對性較強。
【專利說明】
強富水上軟下硬地層的深大豎井圍護結構施工方法
技術領域
[0001]本發明涉及鐵路、公路和地鐵等豎井工程圍護結構施工領域，具體是一種適用于強富水上軟下硬地層的深大豎井圍護結構施工方法。
【背景技術】
[0002]公知，隨著我國目前高速鐵路、公路和地鐵的迅猛發展，為了滿足隧道施工進度和隧道營運過程中的通風和排水需求，豎井的修建日益增多。在豎井的修建過程中，特別是在富水地區修建豎井，對圍護結構的施作質量和防水提出了更高的要求。如我公司承建的寶(雞)蘭(州)鐵路客運專線渭河隧道全長10016m，因線路較長，安全和工期風險較大，共設三座深大豎井，深度均在54m以上，三座豎井采用直徑為Φ 100cm，長度為32?35m鉆孔咬合粧圍護結構。
[0003]鉆孔咬合粧圍護結構的施工工藝原理通過粧間咬合來保證其整體連續性、密閉性，咬合粧直徑1.0m，粧中心距離0.70m，相鄰兩粧最大咬合部分為0.30m。鉆孔咬合粧的混凝土結構有兩種類型，其中一種粧設計為C20超緩凝素混凝土灌注粧，緩凝時間大于60小時；另一種粧設計為C40鋼筋混凝土灌注粧。咬合粧主要利用超緩凝砼的緩凝特性，在超緩凝粧灌注C20超緩凝砼后，在砼凝固前完成切割緩凝粧并成孔灌注鋼筋砼粧，使緩凝粧和鋼筋砼粧咬合，形成連續墻，在豎井開挖時起到圍護封水的作用。
[0004]鉆孔咬合粧圍護結構在此類上軟下硬地層中，同時受鉆孔粧超緩凝砼緩凝時間的限制，采用傳統方法的單一鉆孔機械無法一次連續成孔施工實現鉆孔粧咬合，不能達到圍閉質量和止水的目的。因此如何在強富水的上軟下硬地層中施工鉆孔咬合粧圍護結構，同時實現圍閉質量和止水成為施工難題。
【發明內容】
[0005]本發明為了解決鉆孔咬合粧圍護結構在上軟下硬地層中，同時受鉆孔粧超緩凝砼緩凝時間的限制，采用傳統方法的單一鉆孔機械無法一次連續成孔施工實現鉆孔粧咬合，不能達到圍閉質量和止水的問題，提供一種適用于強富水上軟下硬地層的深大豎井圍護結構施工方法。
[0006]本發明采取以下技術方案:一種適用于強富水上軟下硬地層的深大豎井圍護結構施工方法，具體施工步驟如下:
1、先施工預成孔導向墻，
2、采用全套管鉆機先預成孔上部的軟土地層；
3、采用配套的旋挖鉆機預成孔下部巖石地層；
4、預成孔完成后，回填采用適用全套管鉆機能夠一次成孔的細顆粒土層，回填工程中，邊回填邊提升套管，直至回填完成；
5、回填完成后，重新施作終孔導向墻，采用全套管鉆機先施工鋼筋混凝土相鄰的超緩凝混凝土粧，再切割超緩凝混凝土粧施工鋼筋混凝土粧，實現豎井圍護結構的連續施工，如此類推，形成工作循環。
[0007]所述第一步中，孔導向墻的具體施工方法如下:導向墻施工時必須保證其基底密實，測量放線進行導向墻輪廓開挖，開挖完成后安裝自制的導向墻整體鋼模，模板預留定位孔模板直徑127cm，每節長度為5.5m，高度為40cm，模板逐塊拼裝；導向墻模板安裝完畢后，綁扎導墻鋼筋，鋼筋采用單層雙向布置，鋼筋不應小于Φ12ΗΙ?Β335，鋼筋間距宜按200mmX200mm排列，層間距為26cm;鋼筋綁扎完畢后架立外模，確保導向墻最小厚度為40cm，模板采用鋼管支撐，支撐間距不大于I米，確保加固牢固，最后采用C40鋼筋混凝土澆筑，完成導向墻施工。
[0008]所述第二步中，具體施工過程如下:待導向墻達到設計強度后，套管鉆機移動就位，吊裝套管在粧機鉗口中，采用兩臺測斜儀附貼在套管外壁兩垂直方向進行校核，并在相互垂直的方向上布置兩臺經瑋儀復核垂直度，當套管切壓入深度2.5—5m時，然后用抓斗從套管內取土，一邊抓土、一邊繼續下壓套管，始終保持套管底口超前于開挖面的深度不小于
2.5m，如此循環，直至達到弱風化巖層時，完成上部軟土地層的預成孔施工。
[0009]所述第三步中，具體施工過程如下:上部軟土地層預成孔施工完成后，旋挖鉆機就位，按旋挖鉆機操作流程施工，每施工2m左右，提升旋挖鉆機成孔，同時下壓套管鉆機，如此循環，直至達到設計深度，完成咬合粧預成孔施工。
[0010]所述第四步中，具體施工過程如下:預成孔完畢后，開始回填粗顆粒土層，粗顆粒土層為粗粒組分粒徑含量大于60mm的砂礫土，回填工程中，采用挖機將細顆粒土回填至已完的預成孔內，邊回填邊提升套管，直至回填完成。
[0011]所述第五步中，具體施工過程如下:回填完成后，重新施作終孔導向墻，終孔導向墻中預留孔的孔徑為100cm，其具體施工流程同第一步所述;終孔導向墻完成后，套管再次就位取土成孔，其具體施工流程同第二步所述;采用全套管鉆機先施工鋼筋混凝土相鄰的超緩凝混凝土粧，首先將混凝土倒入集料斗中，然后采用吊機將集料斗中的混凝土經導管灌入孔內進行超緩凝混凝土的灌注，施工時一邊澆注砼一邊拔管，應注意始終保持套管底低于砼面2.5m以上，直至將混凝土灌至粧頂標高，完成間隔兩根緩凝混凝土粧的灌注，再采用套管鉆機再切割超緩凝混凝土粧施工鋼筋混凝土，成孔后安裝鋼筋籠，澆筑鋼筋混凝土，實現豎井圍護結構的連續施工，如此類推，形成工作循環。
[0012]本發明與現有技術相比，具有以下優點:
1、著力解決強富水上軟下硬的深大豎井圍護結構無法實現咬合的施工難題，針對性較強；
2、針對傳統的施工方法(如旋挖鉆機、套管鉆機等)在此種地層中無法單一一次成孔的特點，依靠其技術優勢，實現一次成孔，保證咬合粧咬合效果；
3、施工工藝簡單，所需施工設備配件材料易于購買。
[0013]4、解決了因傳統施工方法無效的情況下造成的人力、材料、時間上的浪費，工效大巾畐提尚；
5、施工質量與安全性易于保證。
【附圖說明】
[0014]圖1為咬合粧咬合平面圖； 圖2為咬合粧咬合原理圖；
圖3為導向墻平面圖；
圖4為導向墻剖面圖；
圖中1-鋼筋混凝土粧，2-超緩凝混凝土粧，3-豎井內襯，4-導向墻。
【具體實施方式】
[0015]以我公司承建的寶(雞)蘭(州)鐵路客運專線渭河隧道為例，圍護結構穿過地層有以下特點:(I)上部約15m為黏質黃土和強富水的細圓爍土的軟土地層；(2)下部為弱風化第三系泥巖地層。(3)上部細圓礫土層地下水位淺，且與藉河水位相通。
[0016]1、先施工預成孔導向墻:導向墻施工時必須保證其基底密實，測量放線進行導向墻輪廓開挖，開挖完成后安裝自制的導向墻整體鋼模，模板預留定位孔模板直徑127cm，每節長度為5.5m，高度為40cm，模板逐塊拼裝;導向墻模板安裝完畢后，綁扎導墻鋼筋，鋼筋采用單層雙向布置，鋼筋不應小于012(HRB335)，鋼筋間距宜按200mmX200mm排列，層間距為26cm;鋼筋綁扎完畢后架立外模，確保導向墻最小厚度為40cm，模板采用鋼管支撐，支撐間距不大于I米，確保加固牢固，最后采用C40鋼筋混凝土澆筑，完成導向墻施工。
[0017]2、采用全套管鉆機先預成孔上部的黏質黃土、強富水的細圓礫土和淤泥質的軟土地層，具體施工步驟如下:待導向墻達到設計強度后，套管鉆機移動就位，吊裝套管在粧機鉗口中，采用兩臺測斜儀附貼在套管外壁兩垂直方向進行校核，并在相互垂直的方向上布置兩臺經瑋儀復核垂直度，當套管切壓入深度2.5—5m(視地層情況決定)時，然后用抓斗從套管內取土，一邊抓土、一邊繼續下壓套管，始終保持套管底口超前于開挖面的深度不小于
2.5m，如此循環，直至達到弱風化巖層時，完成上部軟土地層的預成孔施工。
[0018]3、采用配套的旋挖鉆機預成孔下部弱風化第三系的泥巖等旋套管鉆機不能施工而旋挖鉆機可施工的地層，具體施工過程如下:上部軟土地層預成孔施工完成后，旋挖鉆機就位，按旋挖鉆機操作流程施工，每施工2m左右，提升旋挖鉆機成孔，同時下壓套管鉆機，如此循環，直至達到設計深度，完成咬合粧預成孔施工。
[0019]4、預成孔完成后，回填采用適用全套管鉆機能夠一次成孔的細顆粒土層，具體步驟如下:預成孔完畢后，開始回填粗顆粒土層，粗顆粒土層為粗粒組分粒徑含量大于60mm的砂礫土。回填工程中，采用挖機將細顆粒土回填至已完的預成孔內，邊回填邊提升套管，直至回填完成。
[0020]5、回填完成后，重新施作終孔導向墻，終孔導向墻中預留孔的孔徑為100cm，其具體施工流程同步驟I所述;終孔導向墻完成后，套管再次就位取土成孔，步驟如2所述;采用全套管鉆機先施工鋼筋混凝土相鄰的超緩凝混凝土粧，首先將混凝土倒入集料斗中，然后采用吊機將集料斗中的混凝土經導管灌入孔內進行超緩凝混凝土的灌注，施工時一邊澆注砼一邊拔管，應注意始終保持套管底低于砼面2.5m以上，直至將混凝土灌至粧頂標高，完成間隔兩根緩凝混凝土粧的灌注。再采用套管鉆機再切割超緩凝混凝土粧施工鋼筋混凝土，其步驟如步驟相同，成孔后安裝鋼筋籠，澆筑鋼筋混凝土，實現豎井圍護結構的連續施工，如此類推，形成工作循環。
【主權項】
1.一種適用于強富水上軟下硬地層的深大豎井圍護結構施工方法，其特征在于:具體施工步驟如下: 1、先施工預成孔導向墻， 2、采用全套管鉆機先預成孔上部的軟土地層； 3、采用配套的旋挖鉆機預成孔下部的巖石地層； 4、預成孔完成后，回填采用適用全套管鉆機能夠一次成孔的細顆粒土層，回填工程中，邊回填邊提升套管，直至回填完成； 5、回填完成后，重新施作終孔導向墻，采用全套管鉆機先施工鋼筋混凝土相鄰的超緩凝混凝土粧，再切割超緩凝混凝土粧施工鋼筋混凝土粧，實現豎井圍護結構的連續施工，如此類推，形成工作循環。2.根據權利要求1所述的適用于強富水上軟下硬地層的深大豎井圍護結構施工方法，其特征在于:所述第一步中，孔導向墻的具體施工方法如下:導向墻施工時必須保證其基底密實，測量放線進行導向墻輪廓開挖，開挖完成后安裝自制的導向墻整體鋼模，模板預留定位孔模板直徑127cm，每節長度為5.5m，高度為40cm，模板逐塊拼裝；導向墻模板安裝完畢后，綁扎導墻鋼筋，鋼筋采用單層雙向布置，鋼筋不應小于Φ 12HRB335，鋼筋間距宜按200mmX 200mm排列，層間距為26cm;鋼筋綁扎完畢后架立外模，確保導向墻最小厚度為40cm，模板采用鋼管支撐，支撐間距不大于I米，確保加固牢固，最后采用C40鋼筋混凝土澆筑，完成導向墻施工。3.根據權利要求2所述的適用于強富水上軟下硬地層的深大豎井圍護結構施工方法，其特征在于:所述第二步中，具體施工過程如下:待導向墻達到設計強度后，套管鉆機移動就位，吊裝套管在粧機鉗口中，采用兩臺測斜儀附貼在套管外壁兩垂直方向進行校核，并在相互垂直的方向上布置兩臺經瑋儀復核垂直度，當套管切壓入深度2.5—5m時，然后用抓斗從套管內取土，一邊抓土、一邊繼續下壓套管，始終保持套管底口超前于開挖面的深度不小于2.5m，如此循環，直至達到弱風化巖層時，完成上部軟土地層的預成孔施工。4.根據權利要求3所述的適用于強富水上軟下硬地層的深大豎井圍護結構施工方法，其特征在于:所述第三步中，具體施工過程如下:上部軟土地層預成孔施工完成后，旋挖鉆機就位，按旋挖鉆機操作流程施工，每施工2m左右，提升旋挖鉆機成孔，同時下壓套管鉆機，如此循環，直至達到設計深度，完成咬合粧預成孔施工。5.根據權利要求4所述的適用于強富水上軟下硬地層的深大豎井圍護結構施工方法，其特征在于:所述第四步中，具體施工過程如下:預成孔完畢后，開始回填粗顆粒土層，粗顆粒土層為粗粒組分粒徑含量大于60mm的砂礫土，回填工程中，采用挖機將細顆粒土回填至已完的預成孔內，邊回填邊提升套管，直至回填完成。6.根據權利要求5所述的適用于強富水上軟下硬地層的深大豎井圍護結構施工方法，其特征在于:所述第五步中，具體施工過程如下:回填完成后，重新施作終孔導向墻，終孔導向墻中預留孔的孔徑為100cm，其具體施工流程同第一步所述;終孔導向墻完成后，套管再次就位取土成孔，其具體施工流程同第二步所述;采用全套管鉆機先施工鋼筋混凝土相鄰的超緩凝混凝土粧，首先將混凝土倒入集料斗中，然后采用吊機將集料斗中的混凝土經導管灌入孔內進行超緩凝混凝土的灌注，施工時一邊澆注砼一邊拔管，應注意始終保持套管底低于砼面2.5m以上，直至將混凝土灌至粧頂標高，完成間隔兩根緩凝混凝土粧的灌注，再采用套管鉆機再切割超緩凝混凝土粧施工鋼筋混凝土，成孔后安裝鋼筋籠，澆筑鋼筋混凝土，實現豎井圍護結構的連續施工，如此類推，形成工作循環。
【文檔編號】E21D5/11GK106050239SQ201610419360
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年6月14日
【發明人】姜文濤, 宋振軍, 李建軍, 李興春, 梁勝國
【申請人】中鐵十二局集團有限公司, 中鐵十二局集團第三工程有限公司